- 中國軌道交通未來屬于“智能傳感” 高端產(chǎn)品爭奪戰(zhàn)才剛剛開始

????????? 從無到有的20年國產(chǎn)化之路

??????? “傳感器的國產(chǎn)化程度一度阻礙了軌道交通車輛的完全自主化進程。”談及我國軌道交通用傳感產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，不少專家感同身受。

???????? 曾經(jīng)，作為國內(nèi)軌道交通行業(yè)的領(lǐng)導者，南北合并前的中國中車在較長時間內(nèi)使用的傳感器也一直為國外所壟斷。

???????? 然而鮮為人知的是，相關(guān)技術(shù)的研發(fā)儲備早在20多年前便已開始布局。

????????1990年，中國中車株洲所以極具戰(zhàn)略的眼光，創(chuàng)建寧波中車時代傳感技術(shù)有限公司（簡稱寧波時代），率先扛起了振興民族傳感產(chǎn)業(yè)的大旗。

???????? 寧波時代始創(chuàng)于1990年10月，其前身為株洲電力機車研究所寧波分所，是寧波市首批成建制引進的兩家部屬科研院所之一。2006年、2016年先后更名為寧波南車時代傳感技術(shù)有限公司、寧波中車時代傳感技術(shù)有限公司。

??????? 據(jù)寧波時代總經(jīng)理徐永謙介紹，自寧波時代成立以來，先后完成了電流、電壓、壓力、溫度、位移、速度等6大類多規(guī)格傳感器的國產(chǎn)化開發(fā)，全方位覆蓋軌道交通車輛的各種測量需求，終于打破了國外企業(yè)在這一領(lǐng)域的壟斷，逐步實現(xiàn)了傳感器這一高端零部件的完全自主設(shè)計和生產(chǎn)。

??????? 如今，寧波時代已擁有電流傳感器、電壓傳感器、壓力傳感器、速度傳感器、位移傳感器、溫度傳感器6大類、12系列多種規(guī)格的系列產(chǎn)品。此外，MEMS智能傳感器、光纖傳感器等新型傳感器也已在研發(fā)當中。

???????? 經(jīng)過20余年發(fā)展，寧波時代的企業(yè)實力不斷壯大，從創(chuàng)立之初的年產(chǎn)幾萬只手工生產(chǎn)發(fā)展成為如今年產(chǎn)百萬只的自動化生產(chǎn)能力，2009年傳感器銷售額突破1億元，2014年傳感器銷售額突破2億元，目前傳感器產(chǎn)業(yè)已達到近3億元的規(guī)模，在國內(nèi)軌道交通領(lǐng)域占據(jù)了60%的市場份額。

??????? 就這樣，國外傳感器被一步步趕出了中國列車。寧波時代也借此成為了國內(nèi)軌道交通傳感行業(yè)領(lǐng)先者和客戶首選供應商，并主持制定了多項軌道交通傳感器的行業(yè)標準。不僅如此，還實現(xiàn)了向幾個過去國外合作伙伴的批量供貨。

??????? 高端產(chǎn)品爭奪戰(zhàn)才剛剛開始

??????? 盡管憑借著20余年技術(shù)積累，中車株洲所已占據(jù)了60%的國內(nèi)軌道交通傳感市場，但對接下來40%的爭奪，才更加激烈和殘酷。

???????? 因為在這個尚未占領(lǐng)的40%的市場里，有相當一部分屬于高端產(chǎn)品。資料顯示，目前我國雖有1700余家機構(gòu)在從事傳感器的研制、生產(chǎn)和應用，但高端傳感器芯片進口占比高達90%，仍嚴重依賴國外。

????????“我們原來做的傳感器仍以模擬量傳輸為主?！毙煊乐t告訴記者。

??????? 中車株洲所總工程師馮江華也表示，“傳統(tǒng)傳感器大量采用模擬信號傳輸，容易受干擾，同時在惡劣條件下出故障后，無法實現(xiàn)自診斷，不具備自愈能力”。

??????? 另據(jù)記者了解，就軌道交通傳感器市場而言，目前技術(shù)含量相對較高的加速度傳感器還未實現(xiàn)國產(chǎn)化。

??????? 如何立足軌道交通、向其他行業(yè)擴展同樣是徐永謙關(guān)心的問題?！半m然與手機、汽車行業(yè)相比，我們的傳感器技術(shù)含量并不低，但仍處于多品種、小批量的生產(chǎn)狀態(tài)，”他表示，“今后應向大批量、低成本轉(zhuǎn)變?！?/span>

??????? “真正意義上的國產(chǎn)化替代才剛剛開始。”徐永謙坦言。

????????? 事實上，不獨軌道交通行業(yè)，國內(nèi)整個傳感器產(chǎn)業(yè)仍普遍處于中低端水平。

???????? 2014年10月，工業(yè)和信息化部首次發(fā)布《中國傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》（簡稱《白皮書》），在肯定成績后指出，“老產(chǎn)品比例在60%以上，新產(chǎn)品明顯不足，其中高新技術(shù)類產(chǎn)品更少；同時，數(shù)字化、智能化、微型化產(chǎn)品嚴重欠缺?！?/span>

???????? 《白皮書》顯示，我國傳感器行業(yè)從1986年才開始進入實質(zhì)研發(fā)階段，至2000年初步建立起敏感元件與傳感器產(chǎn)業(yè)，至“十二五”期間形成較為完整的傳感器產(chǎn)業(yè)鏈。2001年開始，以開發(fā)高、精、尖為特征的新一代傳感器被列入研發(fā)重點，我國與世界先進國家間的差距進一步縮短。目前整體形勢是“我國傳感器產(chǎn)業(yè)已由仿制、引進逐步走向自主設(shè)計、創(chuàng)新發(fā)展階段”。

????????? 在寧波會議上，馮江華作了一場題為《智能傳感技術(shù)發(fā)展綜述與應用展望》的主題報告。他認為，當前對新型傳感器研發(fā)提出了三點更高要求，“一是傳感器的輸出應從模擬改為數(shù)字信號輸出，無須二次處理；二是具備自校正、自診斷、自判斷和自愈能力；三是自主性更強”。

????????? 馮江華所說的第二和第三點，正是備受關(guān)注的新一代智能傳感器的主要特征。

???????? 未來屬于“智能傳感”

???????? 2014年的《白皮書》將全球傳感器發(fā)展大體分為三階段：1950年至1969年，結(jié)構(gòu)型傳感器出現(xiàn)；1970年至1999年，固體型傳感器逐漸發(fā)展；2000年至今，智能型傳感器出現(xiàn)并快速發(fā)展。

??????? 據(jù)馮江華介紹，智能傳感器（SmartSensor）的概念，最早可以追溯到上世紀七八十年代，由美國航空航天局提出，起初主要用于航天飛船的狀態(tài)監(jiān)測。這類傳感器有一個最基本的特征，就是除了收集信息外，還自帶信息處理能力。他打了個形象的比方，所謂智能傳感器，大體相當于傳統(tǒng)傳感器加上單片機。

??????? 這一概念將大大改變?nèi)藗儗鞲衅鞯膫鹘y(tǒng)理解。由于傳統(tǒng)傳感器只負責在“末梢”收集各種信息，將信息傳輸至“大腦”后，再將指令反饋給負責動作執(zhí)行的“器官”。而智能傳感器將信息收集、運算與執(zhí)行合而為一，全部在“末梢”完成。這意味著，整個神經(jīng)系統(tǒng)很可能將從“中樞式”轉(zhuǎn)變?yōu)椤胺植际健薄?/span>

???????? 在馮江華看來，未來的智能傳感器應具備以下5大功能：自診斷自校正、復合敏感、計算、交互和網(wǎng)絡(luò)化。他舉例說，所謂復合敏感，就是盡量減少傳感器數(shù)量，全面描述目標物體的狀態(tài)；而網(wǎng)絡(luò)化，則是通過傳感器之間的互相通信，實現(xiàn)“相互校驗”。在此基礎(chǔ)上，他提出了“網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器”的概念。

??????? 據(jù)記者了解，在路虎汽車的最新車型中就用到了一種新型傳感技術(shù)，讓汽車的防撞反應時間提前了。這項技術(shù)通過在前保險杠中配置傳感器管，用來監(jiān)測路邊行人是否被汽車碰撞到。一旦監(jiān)測到碰撞，汽車前擋風玻璃前的安全氣囊就會迅速張開，以緩沖汽車對行人的碰撞傷害。

?????? 就在今年3月，一家名為Flirtey的無人機企業(yè)首次通過了美國聯(lián)邦航空管理局的無人機快遞許可，其秘訣之一便是與斯坦福大學合作，通過一款新型傳感器成功解決了無人機的空中相撞難題。據(jù)介紹，這款無人機可以利用傳感器，成功避讓大樹、交通指示燈以及電話線等障礙，同時利用GPS芯片順利抵達目的地，從而可以在符合聯(lián)邦管理法規(guī)的前提下成功完成無人機快遞業(yè)務(wù)。

??????? 雖然與汽車和無人機相比，行駛在固定軌道上的列車發(fā)生意外碰撞的概率要小得多，但此類碰撞一旦發(fā)生，帶來的損失卻不可估量。

??????? 中國工程院院士錢清泉在接受記者采訪時表示，對軌道交通而言，“安全仍是擺在第一位的需求”。他說，“以前我們對列車的控制主要是靠信號燈，比較原始”，隨著新一代列車控制系統(tǒng)CTCS3的研發(fā)和部署，“情況已大大改觀”。相信隨著智能傳感技術(shù)的進一步發(fā)展和應用，列車在變得“更聰明”的同時，也會變得“更安全”。

??????? 邁向智能軌道交通的下一個十年

??????? 2015年5月，由***總理簽署的《中國制造2025》路線圖正式印發(fā)，提出實施國家制造業(yè)創(chuàng)新中心建設(shè)、智能制造、工業(yè)強基、綠色制造、高端裝備創(chuàng)新等五項重大工程。以高鐵列車為代表的先進軌道交通裝備及其基礎(chǔ)零部件和智能制造，因橫跨幾大工程而備受矚目。

??????? 此外，《中國制造2025》更進一步細分確立的航空航天裝備、海洋工程裝備、先進軌道交通裝備、機器人、電力裝備等十大重點領(lǐng)域，則都與傳感器技術(shù)息息相關(guān)。

??????? 周濟在寧波會議開幕致辭中表示，智能傳感技術(shù)是智能制造領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，軌道交通裝備是裝備領(lǐng)域的排頭兵?！岸叩某浞纸徊娼Y(jié)合，是實現(xiàn)未來發(fā)展的重要基礎(chǔ)。用先進智能技術(shù)武裝裝備產(chǎn)業(yè)，是制造產(chǎn)業(yè)升級的重要途徑。”

??????? 丁榮軍認為，未來傳感器和人工智能技術(shù)將在軌道交通領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)深度融合，但軌道交通信息化的核心價值沒有改變，仍然是：安全、可靠、高效、便捷和經(jīng)濟。

??????? 事實上，中國智能列車的工程化研發(fā)已經(jīng)上路。

???????? 2013年6月，中國中車研制出我國首列智能化高速列車樣車。由于其首次實現(xiàn)了新興的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感網(wǎng)技術(shù)在大型交通運輸裝備上的工程化應用和物聯(lián)網(wǎng)、傳感網(wǎng)、列車控制網(wǎng)絡(luò)、車載傳輸網(wǎng)絡(luò)的多網(wǎng)融合，已初步具備自檢測、自診斷、自決策能力。

???????? 2015年，中國中車首次推出自主化全自動“無人駕駛”地鐵列車。該列車可通過感知系統(tǒng)實現(xiàn)自主識別障礙物、道路、交通信號，這套感知系統(tǒng)是機器取代駕駛員的關(guān)鍵。

??????? 就在寧波會議的次日，中國中車傳感測量技術(shù)研發(fā)中心在寧波正式掛牌成立，其核心主體正是中車株洲所旗下寧波時代。據(jù)了解，根據(jù)中國中車的集團戰(zhàn)略規(guī)劃，該公司現(xiàn)已明確下一步拓展方向，第一是軌道交通傳感器，第二是工業(yè)傳感器，第三為新型新領(lǐng)域傳感器。目前MEMS技術(shù)、ASIC芯片、集成傳感系統(tǒng)，以及磁性材料、高分子復合材料等相關(guān)基礎(chǔ)技術(shù)研究都已在著手進行。

??????? “特別是在軌道交通應用領(lǐng)域，我們將加快推進關(guān)鍵傳感器國產(chǎn)化，開展智能傳感器的研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化和推廣，增強車輛健康狀態(tài)監(jiān)控能力，為實現(xiàn)未來智能列車運營作出貢獻?！毙煊乐t說。